基于戰(zhàn)場網(wǎng)格的訓練方案預驗技術(shù)研究?

（中國人民解放軍91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

海軍訓練方案是海軍組織演習/訓練時，依據(jù)首長意圖、訓練計劃和訓練任務，計劃參訓兵力訓練內(nèi)容，包括訓練兵力的部署、兵力使用、武器選擇、戰(zhàn)術(shù)運用、行動方法和協(xié)同事項、組織指揮等。通常以文字描述為主，并輔以表格、要圖；或以海圖注記為主，輔以表格形式表達。

訓練方案預先檢驗是指在訓練實施前，按訓練計劃意圖、訓練方案、訓練進程，對后續(xù)各個訓練階段中部署和行動所造成的狀態(tài)進行演練分析的過程。為保證參訓人員和保障部門能夠按照訓練方案進行操練和協(xié)同執(zhí)行，確保訓練方案中兵力的部署、行動、武器選擇、戰(zhàn)術(shù)運用科學、合理，在訓練實施之前，有必要進行訓練方案預先檢驗，以提供科學可靠的輔助決策建議。

2 訓練方案預驗系統(tǒng)設計

為實現(xiàn)訓練方案“對比評估、迭代優(yōu)化”。對仿真計算提出了更高分辨率的模型，采用以信息系統(tǒng)為核心的推演框架，能夠更加全面、細化地考慮作戰(zhàn)過程的各種要素，特別是信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)過程的影響，在前期明確了作戰(zhàn)方案和影響要素的基礎上，對預驗過程中需要量化分析的具體問題和具體戰(zhàn)術(shù)環(huán)節(jié)，運用仿真計算開展檢驗，并通過評估訓練方案對作戰(zhàn)過程和結(jié)果的影響來實現(xiàn)對方案的迭代選優(yōu)。系統(tǒng)典型設計如下。

訓練方案預驗執(zhí)行流程如圖2所示，首先，通過解析訓練方案并校驗其格式正確性，其次根據(jù)訓練方案內(nèi)容準備模型、基礎數(shù)據(jù)等；再次將戰(zhàn)場進行網(wǎng)格化處理，通過仿真計算，檢驗方案的航路合理性、時間合理性、組織合理性及方案執(zhí)行效果等。

本文重點研究訓練區(qū)域網(wǎng)格劃分和航路合理性、時間合理性、組織合理性及方案執(zhí)行效果檢驗等技術(shù)。

圖1 訓練方案預驗系統(tǒng)設計方案

3 訓練區(qū)域網(wǎng)格化技術(shù)

訓練方案中區(qū)域的描述是通過區(qū)域的頂點經(jīng)緯度坐標進行描述的，所以對訓練區(qū)域進行網(wǎng)格化，首選需要將訓練區(qū)域進行坐標轉(zhuǎn)換。將訓練區(qū)域的地理坐標系轉(zhuǎn)化到直角坐標系。

用r表示正六邊形中心到任意一條邊的距離，在本發(fā)明中稱為正六變形的半徑。用v表示參訓兵力的速度V={v1，v2，...vi...vm}，下標字母i表示第i個兵力，vi表示第i個兵力的速度，m表示參訓兵力的數(shù)量。

為了降低訓練方案預驗過程中由于兵力行動產(chǎn)生誤差，保證兵力每周期可以運動整數(shù)個網(wǎng)格，采用如下的步驟處理速度并確定網(wǎng)格大?。?/p>

l表示消除小數(shù)時的因子，l一般取10的冪。如速度為12.5m/s、1.24m/s，則l取102=100 。

2）計算填充正六變形的半徑r，用下式計算：

對于N個兵力參與訓練的應用情況，其方案合理性的驗證，可以通過多次檢驗每一條航路來完成全部航路合理性的檢驗；通過多次檢驗單個兵力的每一條航路來完成全部時間合理性的檢驗；通過對多次檢驗單個兵力的組織合理性完成組織合理性的檢驗。從而滿足對方案預驗的檢驗要求。

圖2 訓練方案預驗執(zhí)行流程示意圖

以便于后續(xù)步驟的理解，在以下步驟除打擊效果預驗中，僅對一條航路、單個兵力的預驗進行說明。

4 訓練方案預驗技術(shù)

1）各兵力航路設置合理性檢驗

用yij表示航路，用t表示時間，下標中的兩個字母ij分別表示兵力i和航線號j。

考慮兵力在訓練中不會完全按照網(wǎng)格來行動，當兵力運動方向不是0°，60°，120°，180°，240°，300°時，尤其是當兵力的運動方向為 30°，60°，90°，150°，210°，270°，330°時，由圖2計算得最大誤差會達到：。

圖3 訓練網(wǎng)格誤差分析

因此需要對速度進行一定的修正，需要引入在修正因子h，h由下式計算得到：

φ為兵力運動航向。

考慮不同海況對兵力機動的影響，經(jīng)過修正后的速度用下式計算，用vimаx表示兵力i的最大運行速度?？赏ㄟ^查詢海軍標準數(shù)據(jù)庫中獲得當前訓練海區(qū)的海況等級。

式中：S是參訓兵力所在的訓練區(qū)域的海況等級；Smk是參訓兵力所能承受的最大海況等級；比較yij和，如果，則航路設置有誤。

采用上述方法計算每一條航線。

2）兵力行動時間合理性檢驗

根據(jù)步驟2）中速度修正方法對兵力的運動速度進行修正，用下式計算：

3）組織合理性檢驗

用Ri表示兵力i裝載傳感器的探測區(qū)域半徑，Di表示兵力i裝載武器的打擊區(qū)域半徑，Ci表示兵力i裝載通信設備的通信半徑。

（1）對己兵力i為原點，根據(jù)傳感器的探測性能，對距離原點不足NRi個正六邊形的區(qū)域進行著色，NRi個數(shù)由下式確定：

采用上述方法著色兵力的探測區(qū)域內(nèi)的正六邊形。進入該著色區(qū)內(nèi)兵力目標即可認定是可探測到的目標。檢查方案規(guī)定時刻兵力進入著色區(qū)的情況，可完成兵力探測的合理性檢驗。

（2）對己兵力i為原點，根據(jù)武器的打擊性能參數(shù)，對距離原點小于NDi的正六邊形進行著色，NDi個數(shù)由下式確定：

采用上述方法著色兵力的武器打擊區(qū)域內(nèi)的正六邊形。進入該著色區(qū)內(nèi)兵力目標即可認定是可打擊到的目標。檢查方案規(guī)定時刻兵力進入著色區(qū)的情況，可完成兵力打擊的合理性檢驗。

（3）對己兵力i為原點，根據(jù)通信設備的性能參數(shù)，對距離原點小于NCi的正六邊形進行著色，NCi個數(shù)由下式確定：

采用上述方法著色兵力的通信區(qū)域內(nèi)的正六邊形。進入該著色區(qū)內(nèi)兵力目標即可認定是可進行通信的目標。檢查方案規(guī)定時刻兵力進入著色區(qū)的情況，可完成兵力通信的合理性檢驗。

圖4 檢驗效果圖

4）對抗效果檢驗

訓練對抗的毀傷結(jié)果由蘭切斯特平方律計算得到。如下所示。

式中：t表示戰(zhàn)斗時刻；m(t)，n(t)表示打擊開始后t時刻，對抗兵力剩存的戰(zhàn)斗兵力數(shù)量；α，β分別表示打擊雙方的戰(zhàn)斗損耗系數(shù)。建議取α=β。

由式（9）中兩式相除并積分，可得：

5 結(jié)語

本文充分考慮了訓練方案要素組成，基于戰(zhàn)場網(wǎng)格劃分，詳細分析了訓練方案預驗流程，并在戰(zhàn)場網(wǎng)格化基礎上，對訓練方案航路合理性、時間合理性、組織合理性及方案執(zhí)行效果檢驗的方法進行了研究，在此基礎上通過“對比評估、迭代優(yōu)化”，提高訓練方案的有效性，并為下一步大數(shù)據(jù)和人工智能支持下的智能化方案檢驗提供了技術(shù)基礎。